Doğu Anadolu Sempozyumunda İlimizin Sorunları Dile Getirildi

O principal efeito dinâmico que as plantas exercem sobre o campo de ventos é caracterizado pela força de arrasto determinada pela densidade de área frontal das plantas, λ. Além disso, define-se também a cobertura vegetal sobre a superfície de areia como sendo a densidade de área basal das plantas,ρv. Ambas as densidades estão indiretamente estimadas pelo número

ni, pela área frontal af i e pela área basal abi, de cada espécie i de plantas sobre uma área

característica A da superfície de areia, de forma que temos:

λ =Af A = 1 A

∑

∑

As densidades λ e ρv são proporcionais entre si com uma razão constante σ ∼ 1.5 que

apresenta uma pequena dispersão para diferentes tipos de plantas (Durán et al., 2006). O modelo assume que a densidadeρv pode ser usada para caracterizar a interação entre as plantas e o

campo de ventos. Dessa forma, as plantas desempenham importante função por modificarem o padrão de movimentação da areia. Como a vegetação causa uma desaceleração no vento, esta acaba assim por inibir a erosão da areia. Por outros aspectos a vegetação também é capaz de modificar a erosão do solo, já que reduz a evaporação da água do solo e pode capturar partículas de argila e silte suspensas no ar que formam uma crosta na superfície unindo os grãos de areia (Danin, 1978; Danin, 1987).

Por outro lado, a vegetação também é afetada pela movimentação de areia, já que podem ter suas raízes expostas pela erosão ou mesmo serem soterradas em lugares de elevada deposi-

ção. De maneira geral, as plantas podem até sobreviver à alguma deficiência de nutrientes, aos períodos de estiagem e até mesmo às altas temperaturas. Entretanto, a erosão do solo e a con- sequente exposição das raízes quase sempre leva as plantas à morte (Danin, 1991; Hesp, 1991; Bowers, 1982). Portanto, no modelo DUNE a erosão é o fator determinante do crescimento de vegetação em solo areno (Hesp, 1991; Bowers, 1982).

Em solos arenosos a precipitação anual e evapotranspiração média não são fatores deter- minantes para o desenvolvimento da vegetação, ao contrário do que ocorre em solos argilosos (Tsoar,1990; Tsoar, 2005). Devido à granulometria da areia a água consegue atingir profundi- dades nas quais fica protegida da evaporação. Como resultado o crescimento da vegetação em solos arenosos está fortemente acoplado à evolução da superfície de areia, isto é, o desenvolvi- mento das plantas é controlado pela competição entre a redução do fluxo de areia pelas mesmas e a capacidade destas em sobreviver à erosão e à deposição da areia.

O crescimento da vegetação e o transporte de areia ocorrem em escalas de tempo diferentes. As mudanças no campo de ventos e no transporte por saltação ocorrem na escala temporal de segundos. Por outro lado, uma mudança significativa nas plantas ocorre numa escala de horas ou mesmo de dias. Com isso o modelo é simplificado quando desacopla os diferentes processos e usa separadamente soluções estacionárias para a tensão de cisalhamento na superfícieτe para o fluxo resultante de areia q.

A diminuição local da tensão de cisalhamento do vento consiste no principal efeito dinâ- mico da vegetação sobre o campo de ventos, e consequentemente sobre o transporte de areia. A vegetação dessa forma atua como um elemento de rugosidade que absorve parte do momento transferido pelo vento. Como resultado, a tensão de cisalhamento na superfícieτ _{≡ |}τ_{| pode} ser dividida em duas componentes: a tensão que atua sobre a vegetação,τv, e a tensão que atua

sobre os grãos de areia,τs. Segundo Raupach (1992) e Raupach et al. (1993), quando as plantas

são aleatoriamente distribuídas e a área efetiva de influência para uma planta é proporcional à sua área frontal, pode-se assumir que a tensão absorvidaτvpelas plantas é proporcional à den-

sidade de área frontalλ multiplicada pela tensão não-perturbadaτs. Portanto, a tensão τs que

atua nos grãos de areia é dada por:

τs=

τ

(1 − mρv)(1 + mβλ)

, (1.51)

ondeρvé a densidade de cobertura vegetal,β é o parâmetro que relaciona as plantas ao coefici-

ente de arrasto da superfície eλ =ρ/λσ. σvé a relação entre a área basal da planta e sua área

frontal. O termo_{(1 − m}ρv) tem origem na relação entre areia e a área total. A constante m é

superfície (Raupach et al., 1993; Wyatt e Nickling, 1997).

Por simplicidade, o modelo considera que as plantas crescem sem alterar sua forma, sendo sua altura efetiva proporcional a sua largura efetiva. A altura efetiva hv da vegetação é uma

característica apropriada para definir sua geometria e consequentemente a influência desta no transporte de areia, pois hvestá relacionada com a densidade de cobertura vegetal da seguinte

maneira: ρv=  hv Hv 2 , (1.52)

onde Hv é a altura máxima atingida pela planta após um determinado tempo característico de

crescimento Tv (Richards, 1959).

No modelo DUNE, na ausência de transporte de areia as plantas crescem livremente até atingirem a altura Hv no tempo característico Tv de forma que as plantas possuem uma taxa de

crescimento absoluta máxima dada por:

Vv=

Hv

Tv

(1.53) fazendo com que a taxa de crescimento∂hv/∂t seja modelada por uma versão simplificada da

função de Richards (Richards, 1959), com uma taxa de crescimento absoluta Vv e um termo

de saturação: dhv/dt = Vv(1 − hv/Hv). A taxa de crescimento Vv é determinada por condições

climáticas e locais, como a presença de água, salinidade, disponibilidade de nutrientes e ou- tros fatores que podem acelerar ou inibir o crescimento de plantas (Danin, 1991; Hesp, 1991; Bowers, 1982). Sob a influência da movimentação de areia a mudança na superfície faz com que a vegetação leve determinado tempo para se adaptar. Essa influência é modelada com um atraso no crescimento das plantas. Dessa maneira, um termo é adicionado à equação anterior e o modelo tem a seguinte equação para o crescimento das plantas (Durán e Herrmann, 2006a),

dhv dt = Vv  1₋ hv Hv  −     ∂h ∂t     .. (1.54)

Nos lugares onde a erosão ocorre, isto é quando∂h/∂t< 0, a taxa de crescimento das plantas é zero .